融解のモルエンタルピーの定義

モル融解熱とも呼ばれるモル融解エンタルピーは、融点における 1 モルの物質の固体から液体への相変化のエンタルピー変化です。エンタルピーの変化は、一定の圧力で行われるプロセスの熱に相当するため、溶融のモルエンタルピーを、1 モルの物質が固体状態から液体状態に移動するのに必要な熱量として定義することもできます。ポイントと一定の圧力。

このエンタルピーは物質の集中的な特性であるため、その組成のみに依存し、使用するサンプルの量やシステムの拡張やサイズには依存しません。つまり、素材ごとの特性であり、一般的には純粋な物質を指します。

たとえば、圧力 1 気圧での水の融解エンタルピーは 6.02 kJ/mol です。これは、18 g の固体の水または氷 (水 1 モルに相当する質量) を融解または融解するのに 6.02 kJ かかることを意味します。 0°C で 18 g の液体の水に変換します。これも 0°C です。

融解のモルエンタルピーの記号

溶融のモルエンタルピーを含む、モルエンタルピーを表すさまざまな方法が、時間の経過とともに存在してきました。エンタルピーの一般的に受け入れられている記号はHです。これは、システムの内部エネルギーと PV 製品の差によって定義される状態関数です。つまり、H = U – PV です。ただし、物質ではなく、融合などのプロセスのエンタルピーについて話す場合、実際には、そのプロセスの結果としてのシステムのエンタルピーの変化について言及しています。このため、これらの場合、エンタルピーの記号は実際には ΔH です。

_{これは核融合過程のエンタルピーであるため、下付き文字として fo “fus” が追加され、ΔH fus}となります(ただし、f は別の概念である形成エンタルピーと混同される可能性があるため、めったに使用されません)。最後に、エンタルピーがモルであることを通常示す 2 つの方法があります。以前は、シンボルの上にバーを配置するのが通例でした。しかし、さまざまな理由から、モルの熱力学的量を表すこの方法は不適切であるため、文字 m (モルの意味) は、プロセスの下付き文字からコンマで区切られた下付き文字としての追加に置き換えられました。これは、現在受け入れられている融解のモルエンタルピーの記号が次のとおりであることを意味します。

融解の標準モルエンタルピー

モル エンタルピーが測定される圧力が 1 気圧 (または、使用される慣例に応じて 1 バール) の標準圧力であり、相変化プロセスが通常の融点 (標準圧力での融点に対応する) で発生する場合、それは標準モル融解エンタルピーと呼ばれ、エンタルピー記号に指数として 0 を追加することによって示されます。

融解のモルエンタルピーの単位

融解のモルエンタルピーの単位は、[エネルギー]/[モル] または [エネルギー].[モル] ^-1です。これらの単位は、作業している単位系によって異なります。さまざまな分野で一般的に使用される単位の例を次に示します。

• SI 単位はJ/molまたはJ.mol ^-1です。
• kJ/mol または kJ.mol ^-1 (これらの単位は、融解のほとんどのモルエンタルピーの大きさのオーダーを考えると非常に一般的です)。
• cal/mol または cal.mol ^-1。
• kcal/mol または kcal.mol ^{-1または、同じ Cal/mol または Cal.mol -1 と}は何ですか(これらの単位は、ほとんどの融解エンタルピーの桁数を考えると非常に一般的です)。
• BTU/mol または BTU.mol ^-1 (工学でよく使用される)。

融解のモルエンタルピーと融解の潜熱

融解のモルエンタルピーと融解の潜熱を混同するのは、比較的よくある間違いです。理由は簡単です: どちらも固体物質を融解または融解するのに必要な熱量を指し、どちらの場合も相変化は一定の圧力と温度で発生し、どちらの場合も固体の融点で発生し、どちらも物質の集中的な性質。ただし、それらは同じではありません。

まず、融解潜熱は記号L _fusまたはL _fで表されます。ただし、各用語が参照する物質の量に関連する、より重要な概念上の違いがあります。モル融解熱は1 モルの物質を指しますが、融解潜熱は、1 モルではなく、物質の1 単位質量を融解するのに必要な熱量を表します。つまり、潜熱は実際には比融解熱であり、SI の単位は J/kg です。

融解のモルエンタルピーの決定

実験的決定

物質の融解のモルエンタルピーを決定するには、さまざまな方法があります。これは、熱量計を使用して実験的に測定されます。たとえば、水のモル融解熱を測定したい場合、既知の質量の固体水 (氷) を既知の熱容量の熱量計に導入し、温度を制御しながら氷を溶かすことができます。次に、熱量計の温度変化から、氷が融解する際に吸収する熱量を求めることができます。これにより、氷が放出する熱量が得られます。等圧熱量計、つまり圧力が一定の熱量計を使用している場合、この熱はサンプルの融解エンタルピーを直接表します (注: 融解エンタルピー ΔH fus です) _。、モルエンタルピー ΔH _m,fusではありません)。

最後に、水の質量とそのモル質量 (18.02 g/mol) を使用して、サンプルに存在するモル数を決定し、次の式を使用して融解モル質量を計算します。

融解潜熱からの決定

前述のように、融解潜熱は、モルあたりではなく、単位質量あたりの熱です。このため、融解潜熱に物質のモル質量を掛けるだけで、融解潜熱をモル融解熱に変換できます。

計算を実行する前に、単位の一貫性をチェックし、必要な変換を実行する必要があります。

理論上の決定

融解のモルエンタルピーは、他の熱力学的量から理論的に計算することもできます。たとえば、固体と液体の標準生成エンタルピーの値と、一定圧力でのそれぞれの熱容量 (それぞれ C p,m, s および C P, m, l ) が_わかって_いる場合.

これらの場合、ヘスの法則を使用して、温度と圧力の標準条件下での融解のエンタルピー変動を計算する 2 つの異なる方法を確立します。次に、標準生成エンタルピーが報告される標準温度に液体をもたらします。

つまり、次のプロセスのエンタルピーが計算されます。

上記は、一定量の A が、それぞれ標準温度および標準圧力 T ₀および標準圧力 P ₀での固体状態から、同じ温度および圧力での液体状態に移行する 1 ステップのプロセスを表しています。このプロセスのエンタルピーは、両方の状態での A の標準生成エンタルピーから直接計算できます。

これは同じプロセスですが、固体を融点 (T _fus ) にし、その温度で融解し、次に液体を標準温度 T ₀にするという異なる方法でのみ実行されます。

両方のプロセスが同じ状態で開始および終了するため、ヘスの法則は、エンタルピーの変化の合計が等しくなければならないことを示します。

ここから、方程式を解いて融解のモルエンタルピーを求めます。

参考文献

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